研究人员在距离地球超过 120 亿光年的星系中检测到了复杂的有机分子，这是目前已知这些分子存在的最遥远的星系。 得益于最近发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜的功能以及研究团队的仔细分析，一项新研究为早期宇宙第一个星系中发生的复杂化学相互作用提供了重要的见解。
天文学家使用韦伯望远镜发现了此处显示的遥远星系中类似于烟雾或烟雾的复杂有机分子的证据。 这个星系距离我们超过 120 亿光年，恰好与距离我们地球视角仅 30 亿光年的第二个星系几乎完美地排列在一起。 在这张假色韦伯图像中，前景星系显示为蓝色，而背景星系显示为红色。 有机分子以橙色突出显示。 图片来源：J. Spilker / S. Doyle、NASA、ESA、CSA
伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校天文学和物理学教授华金·维埃拉（Joaquin Vieira）和研究生凯达尔·帕德克（Kedar Phadke）与德克萨斯农工大学的研究人员和一个国际科学家团队合作，区分了星系中一些质量更大、更大的尘埃颗粒产生的红外信号和 新观察到的碳氢化合物分子的那些。
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该研究结果发表在 6 月 5 日的《自然》杂志上。
“这个项目开始于我在研究生院研究难以探测、被尘埃遮蔽的遥远星系时，”维埃拉说。 “尘埃颗粒吸收并重新发射宇宙中大约一半的恒星辐射，使得来自遥远物体的红外光变得极其微弱或无法通过地面望远镜探测到。”
韦伯观测到的星系显示了由一种称为透镜效应的现象引起的爱因斯坦环，当两个星系从我们在地球上的角度几乎完全对齐时就会发生这种现象。 前景星系的引力导致背景星系的光线扭曲和放大，就像透过酒杯的杯脚看一样。 由于透镜被放大，天文学家可以比其他方式更详细地研究非常遥远的星系。 图片来源：S. Doyle / J. Spilker
在这项新研究中，JWST 受到了研究人员所说的“自然放大镜”的推动，这种现象被称为引力透镜效应。 维埃拉说：“当两个星系从地球的角度来看几乎完全对齐时，就会发生这种放大，并且来自背景星系的光被前景星系扭曲并放大成环形形状，称为爱因斯坦环。”
该团队将 JWST 聚焦于 SPT0418-47，这是一个使用美国国家科学基金会南极望远镜发现的物体，之前被识别为一个被尘埃遮挡的星系，通过引力透镜放大了约 30 到 35 倍。 研究人员表示，SPT0418-47距地球120亿光年，相当于宇宙年龄不到15亿年的时期，约为当前年龄的10%。
维埃拉说：“在利用引力透镜和 JWST 的综合力量之前，我们既无法看到也无法在空间上解析穿过所有尘埃的实际背景星系。”
本科生 Lily Kettler（左）、Joaquin Vieira 教授和研究生 Kedar Phadke 是一个国际团队的成员，该团队在距离地球超过 120 亿光年的星系中检测到了复杂的有机分子，这是目前已知的最遥远的星系中存在这些分子 存在。 图片来源：弗雷德·兹威基
JWST 的光谱数据表明，SPT0418-47 中模糊的星际气体富含重元素，这表明一代又一代的恒星已经存在和死亡。 研究人员检测到的特定化合物是一种称为多环芳烃（PAH）的分子。 在地球上，这些分子可以在内燃机或森林火灾产生的废气中找到。 研究人员表示，这些有机分子由碳链组成，被认为是最早生命形式的基本组成部分。
